第七篇加热器

加热器1、加热器的作用？加热器的作用是利用在汽轮机内做过部分功的蒸汽，抽至加热器内加热给水，提高给水温度，减少了汽轮机排往凝汽器中的蒸汽量，降低了冷源损失，提高了热力系统的循环效率。背压供热机组时利用再汽轮机内做完功的蒸汽加热给水，以减少锅炉的热负荷，有利于锅炉燃烧的合理调整，以提高热电厂的热经济效益。2、加热器的分类？按传热方式分：混合式、表面式按加热器的放置分：立式、卧式按加热器的热参数分：高压加热器、低压加热器按加热面布置及构造分：直管式、弯管式3、什么是混合式加热器？有何优缺点？混合式加热器是两种介质在加热器内相互掺混直接传热，被加热的介质可达到加热蒸汽压力下的饱和温度，不存在传热端差，充分利用了加热蒸汽的热量，提高了发电厂的热经济性。混合式加热器构造简单，造价低，便于收集不同温度的疏水，有可能完全除掉水中的气体等优点。缺点是由于进入加热器内部的蒸汽和水的压力相等，因而需要再每一个混合式加热器后面设置水泵，才能将水送至下级较高压力的加热器，因而系统复杂，设备增多。为了保证水泵的进水量，必须再每一个水泵前装设以个有一定容积的水箱，才能保证水泵入口具有必要的水头，以防止水泵产生汽蚀现象。为保持水泵入口具有必要的压力，混合式加热器的水箱必须距水泵入口处有一定高度，这就使电厂再设备布置上增加了困难，同时也增加了厂房的造价。4、什么是表面式加热器？有何优缺点？表面式加热器的分类？表面式加热器是两种介质之间的热量传递是通过金属表面来实现的。汽轮机抽汽或其它热源再加热器中放热，通过受热面金属壁将热量传递给管内的凝结水或给水。由于管壁存在热阻，给水不可能被加热到加热蒸汽压力下的饱和温度，不可避免的存在着传热端差。所以表面是加热器的热经济性壁混合式加热器低。表面式加热器除了热经济性较差外还有金属消耗量大，造价高，加热器本身安全可靠性较差，需要配制疏水排出器，增加疏水排出管道等缺点。但表面式加热器组成的回热系统比混合式加热器组成的回热系统简单，运行也比较可靠，并且在运行中监视工作量也较小。此外还能使加热和被加热机组彼此分开，保证加热蒸汽的凝结水回收。表面式加热器可分为以下几类：按加热介质分汽、水加热器和水加热器。按加热器的加热面布置和构造分直管式加热器和弯管式加热器。按加热器的放置分立式或卧式加热器。5、什么是疏水冷却器、疏水冷却段？疏水冷却器是指设置于加热器外部的单独的水-水换热器。疏水冷却段是指设置于加热器内部的起疏水冷却作用的一部分加热管系。设置疏水冷却器或内置式疏水冷却段的目的，是为了减小疏水对下一级压力较低的抽汽的排挤，使得本级的热量尽可能为本级所利用。因此，设置疏水冷却器的热经济性收益取决于两个因素，第一是该级加热器的焓升；第二是该级加热器汇集的疏水流量。显然，焓升越大，说明该级疏水可利用的热量也越大；而汇集的疏水流量大，则总的热经济性收益也大。上述两点是设置疏水冷却器或疏水冷却段的定性准则。所以并不是每一个加热器都一定要设置疏水冷却器或冷却段。一般机组在第二级高压加热器设置的收益较大。6、什么是蒸汽冷却器、内置式蒸汽冷却段？蒸汽冷却器式指设置于加热器外部的单独的汽-水换热器。蒸汽冷却段也称为过热段，或过热蒸汽冷却段，是指设置于加热器内部的利用蒸汽过热度来加热给水的那一部分加热管系。对加热蒸汽的过热度较高，或虽然过热度不太高，但加热蒸汽量较大的情况，设置蒸汽冷却器或内置式蒸汽冷却段来加热给水，能提高机组的热经济性。大型机组往往采用蒸汽中间再热，其抽汽具有较大的过热度，使用蒸汽冷却器或内置式蒸汽冷却段是提高机组热经济性的有效途径。它能使加热蒸汽在凝结放热之前，利用其过热度加热给水，可以降低给水端差。采用了过热蒸汽冷却段的加热器往往可以做到零端差，甚至负端差。7、为什么高、低压加热器要随机起动？高、低压加热器随机起动，能使加热器受热均匀，有利于防止铜管胀口漏水，有利于防止法兰因热应力大造成变形，对于汽轮机来讲，由于连接加热器的抽汽管道事故从下汽缸接出的，加热器随机起动，也就等于增加了汽缸疏水点，能减少上下汽缸的温差。此外，还能简化机组并列后的操作。8、低压加热器投用前进行哪些检查？（1）检查各表计齐全，水位计投用，各电动门送点并试验良好，有关保护校验投运。（2）开启抽汽逆止门前，后水水门。（3）检查开启低压加热器进出水门，关闭旁路门。（4）缓慢开启各低压加热器空气门（由高至低逐级开大），正常运行后，#3，#4低压加热器空气门应关闭或开少许。9、低压加热器如何投用？（1）开启抽汽逆止门，逐渐开启进汽电动门，控制温升速度（2）加热器水位至.1/3以上时，开启疏水门，疏水逐级自流，经#2低压加热器至凝汽器，随负荷的升高，根据加热器水位，起动疏水泵，关闭疏水至凝汽器门（3）关闭抽汽逆止门前，后疏水门（4）投入抽汽逆止门保护联锁（5）全面检查并注意各加热器温升情况10、高压加热器水侧投用步骤时怎么样的？（1）检查高加出口门和进口联成阀关闭，给水走旁路。（2）全开高压加热器注水一次门，稍开注水二次门向高压加热器内部注水。高压加热器水侧空气放尽后关闭放空气门（3）逐渐开大注水二次门至高压加热器水侧全压后关闭高压加热器注水门，检查高压加热器内部压力不应下降（汽侧疏水水位不应上升）。（4）开启高压加热器出口逆止门，进口联成阀。注意给水压力的变化。（5）关闭给水大旁路门，注意给水压力的变化（6）投用高压加热器保护开关11、高压加热器停用如何操作？（1）汇报值长降10%的负荷（300MW机组负荷降至80%）切除高压加热器保护。（2）缓慢关闭高压加热器进汽门，控制给水温降速度小于2℃/min。调整水位，关闭高压加热器至除氧器的疏水门，切换疏水走低加或开危疏。（3）稍开抽汽逆止门前，后疏水门，高压加热器汽侧隔离后，开启高压加热器汽侧排地沟门。（4）如需停用高压加热器水侧，可将水侧保护电磁阀动作，给水自动走旁路，然后关闭进口联成阀，再关闭出口逆止门（有给水大旁路的可先开启大旁路门），开启高加水侧放水门。（5）关闭抽汽逆止门。12、运行中高压加热器疏水倒换对经济性由什么影响？高压加热器的疏水，一般采用逐级自流并汇集于除氧器中，但当机组负荷降低道一定值时，高压加热器疏水排入定压除氧器发生困难，高压加热器疏水将倒流系统，转排入低压加热器运行。这时，由于疏水进入低压加热器并逐级回流，产生疏水使用能位差，损失了做功能力，因而降低了装置的运行经济性。为此，采取其它措施解决低负荷时高压加热器疏水的排除问题时调峰机组面临的问题之一，如改定压除氧为滑压运行就是一项较好的解决办法。13、加热器汽侧压力变化的原因由哪些？（1）汽轮机负荷变化（2）凝结水或者给水流量改变（3）进水温度变化（4）加热器铜管泄漏，疏水来不及排泄（5）加热器进汽门或抽汽逆止门开度变化（6）运行方式变化，如某一台或几台加热器停用14、加热器出水温度变化的原因由哪些？（1）加热器进汽压力变化（2）汽轮机负荷变化（3）进水流量变化（4）进水温度变化（5）加热器铜管表面结垢（6）加热器内积聚空气（7）加热器水位过高（8）加热器汽侧隔板不严，蒸汽短路（9）加热器水侧隔板损坏，给水短路（10）抽汽门，逆止门进汽门失灵或卡涩15、低压加热器疏水泵的出水接在系统什么位置经济性最好？低压加热器采用疏水泵汇集疏水系统时，疏水泵的出水有直接打入除氧器、打入本级加热器入口、打入本级加热器出口三种方式。疏水打入本级加热器出口和入口比较，前者经济性高。因为前者的疏水热量有利于较高级的加热器，使冷源损失减小。因此，疏水泵出水与主凝结水的汇合地点最佳位置在本级加热器的出口。16、什么是高压加热器给水自动旁路？当高压加热器内部钢管破裂，水位迅速升高到某一数值时，高压加热器的进出水门迅速关闭，切断高压加热器进水，同时让给水经旁路直接送往锅炉，这就是高压加热器给水自动旁路。对于大机组来说，这是一个十分重要的保护装置17、高压加热器一般有哪些保护装置？

高压加热器的保护装置一般有一些几个：水侧进口联成阀、出口逆止门，水位高报警信号、危急疏水门、给水自动旁路、进汽门、抽汽逆止门联动关闭汽侧安全门等18、表面式加热器的疏水连接方式有哪几种？原则上有疏水逐级自流和疏水泵两种方式。实际上采用的往往是两种方式的综合应用。即高压加热器的疏水采用逐级自流方式，最后流入除氧器；低压加热器的疏水，一般也采用逐级自流，最后至凝汽器。但稍大一些的机组低压加热器的疏水逐级自流至末级或次末级加热器后采用疏水泵将疏水打至该级加热器出口的主凝结水管中，避免了疏水流入凝汽器中的热损失。19、加热器汽侧压力变化的原因有哪些？汽轮机负荷变化凝结水或给水流量变化进水温度变化加热器铜管泄露，疏水来不及排泄加热器进汽门或抽汽逆止门开度变化运行方式变化，如某一个或几个加热器停用。

20、加热器出水温度变化的原因有哪些？加热器进汽压力变化汽轮机负荷变化进汽流量变化进汽温度变化加热器铜管表面结垢加热器内积聚空气加热器水位过高加热器汽侧隔板不严，蒸汽短路加热器水侧隔板损坏，给水短路抽汽门、逆止门、进汽门失灵或卡涩21、高压加热器给水流量变化的原因有哪些？汽轮机、锅炉负荷变化给水并联运行，高压加热器运行台数变化给水流量分配变化，邻机高压加热器进水门开度变化给水管道破裂，大量跑水22、运行中低压加热器隔离与恢复操作时，重点注意事项有哪些？运行中隔离低压加热器，特别是除氧器前一级低加的隔离，必须密切注意除氧器运行情况及凝结水温度，严防除氧器失压、断水或水侧过负荷，不可同时隔离二级低压加热器。低压加热器隔离时，有关系统的操作顺序为：1、空气系统2、汽侧进汽3、水侧系统4、汽侧疏水。低压加热器恢复时，操作顺序为：1、水侧系统2、汽侧系统3、汽侧疏水4、空气系统（注意凝汽器真空）23、高压加热器为什么要装注水门？便于检查水侧是否泄漏便于打开进水联成阀为了预热钢管，减少热冲击24、加热器运行中要注意监视什么？进、出加热器的水温。加热蒸汽的压力、温度及被加热水的流量。加热器汽侧疏水水位的高度。加热器的端差。

25、高压加热器和低压加热器为什么要在汽侧安空气管道？因为加热器蒸汽侧在停用期间或运行过程中都容易积聚大量的空气，这些空气在铜管（钢管）的表面形成空气膜，使热阻增大，严重地阻碍了加热器的热传导，从而降低了换热效率，因此必须装空气管放走这些空气，高压加热器的空气管由高压向低压逐级排放，最后引向低压加热器，可以回收部分热量。低压加热器空气管由高压向低压排放，最终接到凝汽器，利用真空将低压加热器内积存的空气吸入凝汽器，最后经抽气器抽出。26加热器运行中保持无水位运行好还是有水位运行好？加热器在运行中都应保持一定水位，但不应太高，因为太高会淹没钢管（铜管），减少加面积，影响热效率。严重时造成汽轮机进水的可能。但水位也不能过低，将有部分蒸汽经过疏水管进入下一级加热器，降低了下一级加热器的热效率。同时，汽水冲刷疏水管道，降低疏水管道的使用寿命。

27、高压加热器汽侧投用步骤是怎样的？在负荷带70%以上时，投用高压加热器开足进汽门前疏水门稍开高压加热器进汽阀或进汽旁路门进行暖管，注意进汽管道应无冲击待汽侧空气放尽后，关闭汽侧空气节流板旁路门暖管结束后，关闭进汽门前、后疏水门逐渐开大进汽门、注意给水温升率不大于5℃/min调节高压加热器水位和高压加热器放地沟门，保持高压加热器水位冲洗各台高压加热器水位计解除高压加热器保护开关，校验各高压加热器水位正常后投入高压加热器保护开关待水质合格后关闭高压加热器放地沟直通门，开启高压加热器至除氧器的隔离门开足各高压加热器进汽门，关闭其旁路门，调节各高压加热器水位，维持正常全面检查28、高压加热器停用如何操作？汇报、联系值长降10%的负荷切除高压加热器保护由高压至低压逐台关闭高压加热器进汽门。调整水位，控制温降速度小于2℃/min，待高压加热器出水温度稳定后再停下一台高压加热器，关闭高压加热器至除氧器的疏水门，切换给水走液动旁路稍开抽汽逆止门前、后疏水门，高压加热器汽侧隔离后，开启高压加热器汽侧放地沟门如需停用高压加热器水侧，应先开电动旁路门，再关高压加热器进、出水门抽汽逆止门保护打至“手动”，确认逆止门关闭后，打至“解除”位置29、立式加热器与卧式加热器的特点？卧式加热器传热效果好，当蒸汽在管子外表面凝结成水膜，传热效果下降。理论分析与实践证明卧式管子外表面水膜比立式管子水膜薄。立式加热器中蒸汽沿管子横向流动的同时又做垂直向下流动，因而水膜沿气流方向越来越厚，卧式加热器其凝结水由上排流向下排使下排管子表面水膜较厚，放热系数降低，但总的来说卧式换热效果较立式好，此外卧式与立式相比在检修中吊出嵌入管束芯子不够方便，战地面积大。30、表面式加热器的端差，及对热经济性的影响？表面式加热器热置传递通过金属表面实现，用于管壁存在热阻，给水不可能加热到压力所对应下的饱和温度，存在传热端差。表面式加热器的端差有时也称上端差，指加热器所对应的饱和温度与加热器水侧出口温度之差，下端差通常指疏水温度与加热器进口水侧温度之差。显然传热端差越小越好，可以从两方面理解，如加热器出水温度不变，回热抽汽压力可降低一些回热，抽汽做功增加，热经济性变好，，另一方面如抽汽压力不变，减小出口水温升高，其结果是减小了压力较高的回热抽汽做功比，而增加了低压力的回热抽汽做功比。31、什么是加热器端差？运行中有什么要求？进入加热器的蒸汽饱和温度与加热器出水温度之间的差值称为“端差”。在运行中应尽量使端差达到最小值。对于表面式加热器，此数值不得超过5~6℃。对于有疏水冷却段的加热器则存在上下端差，上述定义叫上端差；下端差的定义是指加热器的疏水温度与加热器的进水温度之间的差值。32、表面式加热器的疏水方式？不同疏水收集的热经济性？疏水逐级自流、疏水泵连接系统疏水泵方式仅次于混合式加热器，将疏水泵将流水送入本级出口，减少了该级加热器端差，减少了高一级疏水排挤下一级抽汽，而且上一级加热器进口水温比疏水泵低，给水焓升增加，造成高压抽汽增加，低压抽汽量减小，热经济性降低。33、加热器的热平衡加热器中壳侧蒸汽的放热量，考虑热损失后，应等于给水的吸热量。

Φ=qms(hs-hod)/Cp=qmw(hw2-hw1)=qmwcp(tw2-tw1),kW或qms=qmw(hw2-hw1)/η（hs-hod）,kg/s式中Φ——单位时间内的换热量，KWq——进入加热器的蒸汽流量，Kg/sCp——考虑散热损失的系数，一般可取1.01~1.02cp——给水平均比定压若容，kj/kg

hs,hod——蒸汽入口，疏水出口比焓，kj/kg

qmw——给水流量，kg/shw1,hw2——给水入口，出口比焓，kj/kgtw1,tw2——给水入口，出口温度，℃η——热量损失系数，1/Cp，一般为0.98~0.99。34、疏水的闪蒸闪蒸是指当局部疏水温度比相对于疏水压力的饱和温度高时所发生的剧烈汽化现象。这种闪蒸现象引起汽水两相共流，对加热器传热管件和壳体内构件的危害极大，不但会一起疏水流动不稳定，而且会引起管系振动和冲刷侵蚀。出现这种现象的原因和容易发生的部位如下：（1）由于疏水流速大，经过疏水冷却器或疏水管道时，其压力下降较大，即相应的饱和温度大幅度下降，使得疏水温度高于饱和温度而出现闪蒸。（2）疏水流速虽正常，但在疏水冷却器入口处，由于设计不合理，局部压力损失过大（例如疏水进入传热管管束处，传热管通过的窗状通道外等），致使疏水温度高于相应压力下的饱和温度。（3）加热器水位控制不好，水位过低，蒸汽进入疏水冷却段或疏水冷却器，这一方面会使流动压损增大，另外进入疏水冷却段的蒸汽使疏水的冷却效果降低，使疏水进一步汽化。（4）疏水冷却段或疏水冷却管子本身传热效率低或特殊原因（如包壳渗漏，金属壁导热等）使疏水温度升高。（5）在疏水管道中弯头，三通，阀门等元件会造成一定的压降，垂直上升的管段也会造成其中流体压力的下降。因此疏水过冷度不足的情况下，很容易在阀门，弯头或垂直管段后出现闪蒸。35、表面式给水加热器按结构型式的分类？表面式给水加热器按结构型式又可分为联箱式和管板式两大类。管板式加热器的优点是结构紧凑，外形尺寸小，材料消耗少，管束水阻小，管子损坏容易堵漏。缺点是管子于管板连接的工艺要求高，制造厂需有加工管板和水室的大型锻造及加工设备。管板厚、管孔多，制造厂需有深孔钻的机床、刀夹具及工艺。加工工艺复杂，管子和管板的的连接部位对温度变化敏感，运行操作要求严格。管子和管板的连接方法有：先焊后胀、先胀后焊、内孔焊、液压胀管、焊炸胀管、机械胀管等多种。管板式加热器中传热管的型式不外乎直管和U型管两种。为了简化结构，减少水室和管子于管板的连接，电厂用给水加热器大多采用U型管。水室的结构有圆柱形、半球形和环形等几种。36、表面式加热器按布置方式分类？表面式加热器按布置方式分可分为立式和卧式。卧式加热器的优点：便于安装维修，在堵塞管子或补修管子与管板的焊接时，易于在管板面上工作，液体容积较大，有利于疏水水位的调节控制，所以有较好的运行稳定性；经验证明，排气问题较少；逐级疏水导入下级加热器，可以少用弯头；全部传热面均有用。缺点：需占用较多的厂房面积。立式加热器的优点：占用较少的厂房面积，可以有比较经济的建筑安排。缺点：横截面小，因而对应单位高度水位的水容积小，水位控制较为困难；排气不充分；倒置立式加热器因内部布置要求有一些不起作用的传热面积；且倒立于向下的管板面上，维修困难。37、表面式加热器按传热区设置分类？表面式加热器按传热区设置分可分成：一段式、两段式、三段式的加热器。表面式加热器内部按传热方式有不同的区段，即：进行纯冷凝的蒸汽凝结段，利用过热蒸汽过热度而进行蒸汽对流传热的过热蒸汽冷却段，利用疏水热量对流传热给给水并使疏水过冷的疏水冷却段。根据给水加热器的不同设计，一般有：

KO型——只有饱和蒸汽凝结段

KE型——KO型+过热蒸汽冷却段

KOU型——KO型+疏水冷却段

KEU型——三个区段均有高加的作用是用汽轮机的抽汽来加热锅炉给水。以提高机组的热效率。高压给水加热器为U形传热